介绍
二氧化钨（WO₂）为棕褐色至青铜色的针状或鳞片状晶体，具有金属光泽，属于四方晶系；熔点约1550℃，高温下易被氧化为三氧化钨，不溶于水、乙醇和稀酸，可溶于浓氢氟酸、硝酸并分解；导电性良好，化学性质较稳定，是重要的钨氧化物功能材料。
图一 二氧化钨
吸入毒性
诱导肺部炎症与细胞损伤
短期吸入暴露后，二氧化钨纳米颗粒以浓度依赖方式诱导肺部急性炎症反应：BALF中总细胞数较对照组增加约1.5倍，其中10mg/m³组中性粒细胞数量显著升高116倍，淋巴细胞数量增加2倍，表明存在明显的中性粒细胞性炎症；10mg/m³组BALF总蛋白含量升高1.7倍，提示肺泡-毛细血管屏障完整性受损；LDH活性升高1.8倍，反映细胞膜完整性丧失；ALP活性升高21%，提示Ⅱ型肺泡上皮细胞损伤；10mg/m³组TNF-α水平升高2倍，HMGB1水平升高2.9倍，后者作为损伤相关分子模式（DAMP），是炎症反应放大的关键介质。
肺部沉积与形态学改变
电镜观察证实，吸入的二氧化钨纳米颗粒可深入肺实质，沉积于支气管、细支气管、肺泡腔和肺泡间质：大量纳米颗粒被肺泡巨噬细胞吞噬，形成颗粒负载的巨噬细胞，细胞表面出现明显的膜泡（blebbing），这是细胞凋亡和焦亡的典型形态学特征；气道上皮细胞表面纤毛减少，出现大量膜泡；肺泡Ⅰ型和Ⅱ型上皮细胞内均检测到纳米颗粒，Ⅱ型细胞的板层小体结构异常；肺组织出现上皮细胞增生、间质炎症细胞浸润和肺泡结构紊乱，且损伤程度随纳米颗粒浓度升高而加重。
NLRP3炎症小体通路的激活
两个处理组肺组织中组织蛋白酶B的表达均升高约1.3倍，表明二氧化钨纳米颗粒被吞噬后导致溶酶体膜破裂，释放溶酶体蛋白酶；硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）表达显著升高2.85倍（5mg/m³组）和3.38倍（10mg/m³组），提示细胞内活性氧（ROS）大量产生；NLRP3蛋白表达升高1.5倍（5mg/m³组，P<0.05）和1.7倍（10mg/m³组，P<0.01），衔接蛋白ASC表达升高2倍，表明NLRP3炎症小体完成组装；活化型caspase-1表达升高2.32倍，其下游底物IL-1β表达升高1.67倍（5mg/m³组）和2.26倍（10mg/m³组），证实炎症小体已被完全激活。
毒性分子机制解析
吸入的二氧化钨纳米颗粒通过吞噬作用进入肺泡巨噬细胞和上皮细胞，形成吞噬体并与溶酶体融合。纳米颗粒的物理化学特性导致溶酶体膜通透性增加，释放组织蛋白酶B到细胞质中。释放的组织蛋白酶B可直接损伤线粒体，导致线粒体膜电位下降和ROS大量生成。同时，游离的纳米颗粒也可直接与线粒体相互作用，加剧氧化应激。ROS氧化硫氧还蛋白（TRX），使其与TXNIP解离。游离的TXNIP结合并激活NLRP3，诱导NLRP3发生寡聚化。活化的NLRP3招募ASC和pro-caspase-1，形成功能性NLRP3炎症小体。pro-caspase-1在炎症小体上发生自剪切，生成活化的caspase-1。活化的caspase-1一方面切割pro-IL-1β和pro-IL-18，生成成熟的促炎细胞因子并释放到细胞外；另一方面诱导细胞发生焦亡，导致细胞内容物（包括HMGB1、ATP等DAMP）释放，进一步放大炎症反应，最终造成肺组织损伤[1]。
图二 二氧化钨的毒性机制
参考文献
[1]Prajapati V M ,Adebolu O O ,Morrow M B , et al.Original Research: Evaluation of pulmonary response to inhaled tungsten (IV) oxide nanoparticles in golden Syrian hamsters[J].Experimental Biology and Medicine,2017,242(1):29-44.DOI:10.1177/1535370216665173.